华中科技大学流体力学基础课件及总结
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(完整版)流体力学知识点总结汇总
流体力学知识点总结 第一章 绪论1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力（1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。
作用于A 上的平均压应力作用于A 上的平均剪应力应力法向应力切向应力（2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。
（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力）单位为5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。
质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水20℃时的空气（2） 粘性ΔFΔPΔTAΔAVτ法向应力周围流体作用的表面力切向应力A P p ∆∆=A T ∆∆=τAF A ∆∆=→∆lim 0δAPp A A ∆∆=→∆lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 ATA ∆∆=→∆lim 0τ 为A 点的剪应力应力的单位是帕斯卡（pa ），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。
B Ff m =2m s 3/1000mkg =ρ3/2.1mkg =ρ牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。
由图可知—— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。
动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。
运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。
2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。
华中科技大学流体力学课件Fm6讲解
体动力粘性系数及密度有关。试求圆球 阻力FD的表
达式。
解 阻力可表达为 FD f (d,V , , )
问题涉及的变量数 n=5
例
基本应量用纲数定m理= 寻3 求更简洁的函数关系
无量纲 的个数是 n m=2
由 定理有函数关系
题
F(1, 2 ) 0
选 、V、d 作为基本的度量尺度， 可表示为
V
V
V
L
L
L
f
* x
fx , g
f
* y
fy , g
f
* z
fz , g
p* p , p0
t* t T
6.3 流动相似原理
三、动力相似准则 ——相似性参数
两个流动力学相似，则有相同的无量纲综合参数
惯性力与压力之比相等
p
Eu V 2
欧拉数
的量级用比特mm值征maa构物m 成理相量ppm似表LL22m准示则各数种l3Vp。力l22的/ l 量 (级l，3Vpl用22/ 这l )m些力
6.3 流动相似原理 二、 物理特征量及力的量级
流场的长度、时间、速度及压强的特征量
如：翼弦、直径 L 来流速度 V
参考压强 p0
频率 f（或 L/V）
适当的特征量能够正确地反映流动现象的特征
利用物理特征量定义无量纲参数：
u* u , v* v , w* w , x* x , y* y , z* z
6.2 量纲分析与定理
CD
1
FD
V 2 A
CD
2
如何确定无量纲综合参数?
Re
圆柱绕流的阻力系数
6.2 量纲分析与定理
达式。
解 阻力可表达为 FD f (d,V , , )
问题涉及的变量数 n=5
例
基本应量用纲数定m理= 寻3 求更简洁的函数关系
无量纲 的个数是 n m=2
由 定理有函数关系
题
F(1, 2 ) 0
选 、V、d 作为基本的度量尺度， 可表示为
V
V
V
L
L
L
f
* x
fx , g
f
* y
fy , g
f
* z
fz , g
p* p , p0
t* t T
6.3 流动相似原理
三、动力相似准则 ——相似性参数
两个流动力学相似，则有相同的无量纲综合参数
惯性力与压力之比相等
p
Eu V 2
欧拉数
的量级用比特mm值征maa构物m 成理相量ppm似表LL22m准示则各数种l3Vp。力l22的/ l 量 (级l，3Vpl用22/ 这l )m些力
6.3 流动相似原理 二、 物理特征量及力的量级
流场的长度、时间、速度及压强的特征量
如：翼弦、直径 L 来流速度 V
参考压强 p0
频率 f（或 L/V）
适当的特征量能够正确地反映流动现象的特征
利用物理特征量定义无量纲参数：
u* u , v* v , w* w , x* x , y* y , z* z
6.2 量纲分析与定理
CD
1
FD
V 2 A
CD
2
如何确定无量纲综合参数?
Re
圆柱绕流的阻力系数
6.2 量纲分析与定理
华中科技大学 流体力学第四章_1
习题
3-9， 3-13，3-22，3-23
第 4 章 粘性流体动力学基础
4.1 水头损失及流动状态
1. 水头损失及分类 沿着流线 有：
p1 u p2 u z1 z2 hw g 2g g 2g
-- 从“1”到“2”所损失的机械能 hw
2 1Байду номын сангаас
2 2
2 p1 u12 p2 u2 z1 z2 hw g 2g g 2g
Q 1 平均速度：V 2 R R2
R
0
p R 2 umax u 2 rdr l 8 2
8 lV 32 lV p 2 R d2
p1 V12 p2 V22 1 z2 2 动能修正系数： z1 g 2g g 2g
1 A
2300
工程中通常用 2300 作为临界雷诺数。 层流 切应力只与剪切变形率相关(
du )； dy
湍流 微团的无规则脉动也产生应力(由动量交换引起) 。
两种办法判别流动状态： (1) 测量流量(平均速度) ，并计算雷诺数 Re ， 当 Re < 2300，层流；
当 Re > 2300，湍流。
(2) 测量流量(平均速度)和水头损失 hf ，
水银密度 13550 kg/m3, 水银压差计读值 h = 30 cm， 油密度 = 900 kg/m3 。求油的运动粘度。
l
d
解
4Q V 2 2.73 m/s d
V
h
p 13550 hf 1 h 1 0.3 m 4.22 m g 900
u dA 2 A V
3-9， 3-13，3-22，3-23
第 4 章 粘性流体动力学基础
4.1 水头损失及流动状态
1. 水头损失及分类 沿着流线 有：
p1 u p2 u z1 z2 hw g 2g g 2g
-- 从“1”到“2”所损失的机械能 hw
2 1Байду номын сангаас
2 2
2 p1 u12 p2 u2 z1 z2 hw g 2g g 2g
Q 1 平均速度：V 2 R R2
R
0
p R 2 umax u 2 rdr l 8 2
8 lV 32 lV p 2 R d2
p1 V12 p2 V22 1 z2 2 动能修正系数： z1 g 2g g 2g
1 A
2300
工程中通常用 2300 作为临界雷诺数。 层流 切应力只与剪切变形率相关(
du )； dy
湍流 微团的无规则脉动也产生应力(由动量交换引起) 。
两种办法判别流动状态： (1) 测量流量(平均速度) ，并计算雷诺数 Re ， 当 Re < 2300，层流；
当 Re > 2300，湍流。
(2) 测量流量(平均速度)和水头损失 hf ，
水银密度 13550 kg/m3, 水银压差计读值 h = 30 cm， 油密度 = 900 kg/m3 。求油的运动粘度。
l
d
解
4Q V 2 2.73 m/s d
V
h
p 13550 hf 1 h 1 0.3 m 4.22 m g 900
u dA 2 A V
华中科技大学 流体力学第三章_1
y x
M
ln x t ln y t ln c
x t y t c
将 t = 0，x = -1，y = -1 代入，得瞬时流线 xy = 1 流线是双曲线。
流管 -- 由流线组成的管状曲面。 流束 -- 流管内的流体。 总流 -- 多个流束的集合。
质点加速度 = 局部加速度 + 对流加速度 质点加速度包括两个部分：
（1）局部加速度（时变加速度）— 特定空间点上速度 对时间的变化率；
（2）对流加速度 — 对应于质点空间位置改变所产生的 速度变化。
t
t+Δt
u x. t t u x x. t t u x. t
在定常流动中，通 过同一空间点的所有流 体质点具有相同的运动 轨迹，而且它们沿着流 线行进，所以染色液体 线或者烟线同时也是流 线和迹线。
在非定常流动中，是否可以演示流线？
v2 v1
v3
v4
设 ds =dxi+dyj+dzk 为流线上 A 点的一微元弧长，
v = ui+vj+wk 为流体质点在 A 点的流速。
对于三元定常流动，
连续性方程
u x
v y
w z
0
对于不可压缩流体的流动( = const.)，
u v w 0 x y z
柱坐标形式：
1 rvr v rvz 0 t r r z
v 1 x x, y y, z z, t t
v 0 ( x, y, z, t )
质点加速度
a lim
v 1 v 0
第一章 流体力学基础优秀课件
2021/3/15
第一章 流体力学基础
12
第二节 流体静力学
二、静压力基本方程 （－）静压力基本方程
p Ap0 Ag h A
pp0 gh
l）静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力p0，另
一部分是该点以上液体重力所形成的压力gh。
2）静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。
3）同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由压力相等的点组成的 面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。
2021/3/15
第一章 流体力学基础
13
第二节 流体静力学
（二）静压力基本方程的物理意义
p p 0 g h p 0 g (z 0 z )
pgzpg0 z0 常数
（三）压力的表示方法
2021/3/15
第一学
一、基本概念 （一）理想液体、恒定流动和一维流动 一般把既无粘性又不可压缩的假想液体称为理想液体; 液体流动时，如液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，便
恩氏粘度用恩氏粘度计测定，即将200mL温度为t℃的被测液体装入粘度计的 容器内，由其底部2.8mm的小孔流出，测出液体流尽所需时间t1，再测出相同 体积温度为20℃的蒸馏水在同一容器中流尽所需的时间t2；这两个时间之比即为 被测液体在t℃下的恩氏粘度，即
oEt1 /t2
思氏粘度与运动粘度间的换算关系式为
7.3o1 E6o.E 311 06m2/s
2021/3/15
第一章 流体力学基础
10
第一节 工作介质
（3）温度对粘度的影响 （4）压力对粘度的影响 （5）气泡对粘度的影响 （三）选用和维护
2021/3/15
流体力学基本知识 ppt课件
〈1〉温度升高，液体的粘度减小（因为T上 升，液体的内聚力变小，分子间吸引力减 小；）
〈2〉温度升高，气体的粘度增大(气体的内 聚力很小，它的粘滞性主要是分子间动量 交换的结果。当T上升，作相对运动的相邻 流层间的分子的动量交换加剧，使得气体 的粘度增大。)
流体力学基本知识
6
三、流体的压缩性和热胀性
一、流体运动的基本概念
（一）压力流与无压流 1.压力流：流体在压差作用下流动时，流体 整个周围都和固体壁相接触，没有自由表 面。 2.无压流：液体在重力作用下流动时，液体 的部分周界与固体壁相接触，部分周界与 气体接触，形成自由表面。
流体力学基本知识
14
（三）流线与迹线
1.流线：流体运动时，在流速场中画出某时 刻的这样的一条空间曲线，它上面所有流 体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线 相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线。
流体力学基本知识
26
四、沿程阻力系数λ和流速系数C的确定
沿程阻力系数λ 是反映边界粗糙情况和流态 对水头损失影响的一个系数。1933年尼古 拉兹表发表了其反映圆管流运情况的实验 结果，得出了一些结论：
1.层流区 2.层流转变为紊流的过渡区 3.紊流区
流体力学基本知识
27
（一）沿程阻力系数λ的经验公式 1.水力光滑区 2.水力过渡区 3.粗糙管区
2.迹线：流体运动时，流体中某一个质点在 连续时间内的运动轨迹称为迹线。流线与 迹线是两个完全不同的概念。非恒定流时 流线与迹线不相重合，在恒定流时流线与 迹线相重合。
流体力学基本知识
15
（二）恒定流与非恒定流
1.恒定流：流体运动时，流体中任一位置的 压强，流速等运动要素不随时间变化的流 动称为恒定流动。
〈2〉温度升高，气体的粘度增大(气体的内 聚力很小，它的粘滞性主要是分子间动量 交换的结果。当T上升，作相对运动的相邻 流层间的分子的动量交换加剧，使得气体 的粘度增大。)
流体力学基本知识
6
三、流体的压缩性和热胀性
一、流体运动的基本概念
（一）压力流与无压流 1.压力流：流体在压差作用下流动时，流体 整个周围都和固体壁相接触，没有自由表 面。 2.无压流：液体在重力作用下流动时，液体 的部分周界与固体壁相接触，部分周界与 气体接触，形成自由表面。
流体力学基本知识
14
（三）流线与迹线
1.流线：流体运动时，在流速场中画出某时 刻的这样的一条空间曲线，它上面所有流 体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线 相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线。
流体力学基本知识
26
四、沿程阻力系数λ和流速系数C的确定
沿程阻力系数λ 是反映边界粗糙情况和流态 对水头损失影响的一个系数。1933年尼古 拉兹表发表了其反映圆管流运情况的实验 结果，得出了一些结论：
1.层流区 2.层流转变为紊流的过渡区 3.紊流区
流体力学基本知识
27
（一）沿程阻力系数λ的经验公式 1.水力光滑区 2.水力过渡区 3.粗糙管区
2.迹线：流体运动时，流体中某一个质点在 连续时间内的运动轨迹称为迹线。流线与 迹线是两个完全不同的概念。非恒定流时 流线与迹线不相重合，在恒定流时流线与 迹线相重合。
流体力学基本知识
15
（二）恒定流与非恒定流
1.恒定流：流体运动时，流体中任一位置的 压强，流速等运动要素不随时间变化的流 动称为恒定流动。
华中科技大学 流体力学第二章_1
fx fy 1 p x 1 p y 1 p z
平衡微分方程
fz
矢量形式：
fy
1 p , y
1 p fz z
由于压强是连续函数，所以
p p p dp dx dy dz f x dx+ f y dy + f z dz x y z
把常数 g 和 R 的值代入后得到 对流层中的压强分布：
g 0.0065R
z p p a 1 44300
5.256
z 11000 m
在对流层的上边界上 ( z = 11000 m) , 压强为
11000 p1 p a 1 44300
5.256
pa
h
倾斜式测压计 可以放大液柱读数。 p1 – p2 = g h = g l sin
p2 h
p1
l
由于 l > h，所以将测压管倾斜能起到放大读数的 作用。一般用于测量微小的压差。
多管压差计 p1– p2 = g ( h1– h2) p2 – p3 = g ( h2 – h3) o 多管压差计一般用于测量管道流动中沿流动方向 的压强变化（各截面之间的压差）。
在求压强分布公式的积 分中，已设密度为常数， 所以公式只能用于密度不变 的单连通区域中的任意两点。 现在用于 D 点和 B 点。
h1
D B C
h2
'
pB pa gh2
再用于 B点和 A点
p p B gh1
综合两式得到
A
D B C
pa h2
h1
p p a ρ gh2 gh1
dp = (f x dx+ f y dy + f z dz )
平衡微分方程
fz
矢量形式：
fy
1 p , y
1 p fz z
由于压强是连续函数，所以
p p p dp dx dy dz f x dx+ f y dy + f z dz x y z
把常数 g 和 R 的值代入后得到 对流层中的压强分布：
g 0.0065R
z p p a 1 44300
5.256
z 11000 m
在对流层的上边界上 ( z = 11000 m) , 压强为
11000 p1 p a 1 44300
5.256
pa
h
倾斜式测压计 可以放大液柱读数。 p1 – p2 = g h = g l sin
p2 h
p1
l
由于 l > h，所以将测压管倾斜能起到放大读数的 作用。一般用于测量微小的压差。
多管压差计 p1– p2 = g ( h1– h2) p2 – p3 = g ( h2 – h3) o 多管压差计一般用于测量管道流动中沿流动方向 的压强变化（各截面之间的压差）。
在求压强分布公式的积 分中，已设密度为常数， 所以公式只能用于密度不变 的单连通区域中的任意两点。 现在用于 D 点和 B 点。
h1
D B C
h2
'
pB pa gh2
再用于 B点和 A点
p p B gh1
综合两式得到
A
D B C
pa h2
h1
p p a ρ gh2 gh1
dp = (f x dx+ f y dy + f z dz )
华中科技大学物理第4章 流体运动1
SA=6102 m2
hA=0.7 m
S Adh S Adh dt S BvB S B 2 gh
SB=1 cm2
整个水箱的水流尽所需时间为
பைடு நூலகம்
t
0 hA
S A dh S B 2 gh
0 0.7
6 102 dh 10 2 9.8 h
4
6 102 19.6
(1) 流速场 流体空间中每一点(x, y, z)上有一个速度矢量 v(x, y, z), 它们构成一个流速场。 (2) 稳定流动 流体在流动时, 流体粒子顺序到达空间任一点, 而 在这一点的速度大小和方向不随时间而改变。
稳定流动时, 流速场的空间分布不随时间变化。
2个重要概念：流线、流管。
(3) 流线 (Stream line)
v 2 g( h2' h1' ) 2 gh'
(3) 组合比托管2
4. 流量计
(1) 测量液体流量 的汾丘里流量计
1 1 2 p1 v 1 p2 v 22 (1) 2 2
S1v 1 S 2v 2 ( 2)
v1 S 2
Q S1 S 2
2( p1 p2 ) S2 2 2 ( S1 S 2 )
一、理想流体的稳定流动 1. 理想流体(ideal fluid)
实际流体的特性: (1) 粘性(viscosity) (2) 可压缩性(compressibility) 理想流体：绝对不可压缩的、完全没有粘性(或 内摩擦力)的流体。
2. 稳定流动 (The steady flow)
The study method The Lagrange method The Euler method
《流体力学基础》课件
流体力学的发展与前景
流体力学的历史
流体力学的发展可以追溯到古代，如亚历山大在水力学方面的研究奠定了基础。
流体力学的现状
随着计算机和数值模拟技术的发展，流体力学得到了迅速进展，推动了各个领域中的应用。
流体力学的未来
未来的流体力学研究将继续突破技术限制，深入探索流体力学领域中的未知，并应用于更多 的实际问题。
《流体力学基础》PPT课 件
流体力学是研究流体力学的基本原理和应用的学科。它涉及到流体的运动、 特性和行为，以及在各个领域中的应用。
流体力学的定义
什么是流体力学？
流体力学研究流体在宏观上的物理性质和运动规律，包括流体的压力、密度、速度、流量等。
为什么流体力学重要？
流体力学是解决涉及流体的问题和设计各类工程设备的基础，对于工程、天文学和生物学等 领域都具有重要意义。
3
流体的流动行为
流体在管道、河流、以及涡流等情况下，会产生不同的流动行为，如旋涡、沉积 和分层等。
应用案例介绍
流体力学在工程中的应用
流体力学在建筑物、水利工程、 飞行器设计等领域中有着广泛 的应用，帮助解决各种流体相 关的问题。
流体力学在天文学中的 应用
天文学中的星系、恒星和行星 的运动，以及宇宙中物质的分 布都与流体力学有着密切的关 系。
流体力学在生物学中的 应用
生物中的血液循环、鱼类的游 泳、鸟类的飞行等现象都受到 流体力学的影响，帮助揭示生 物机制。
流体力学研究的挑战
1 流体力学领域的未解之谜
2 流体力学研究的技术难题
尽管流体力学取得了许多成果，但仍有一ห้องสมุดไป่ตู้些现象和问题，如湍流、颗粒流等，尚未 完全理解。
流体力学研究需要借助先进的计算方法、 实验设备和数值模拟技术，来解决复杂的 流体问题。
《流体力学基础知识》课件
流体粘性
流体抵抗剪切力的性质，粘性大小与流体的种类和温度有关。
流动模型
根据流体的粘性和流动特性，建立各种流动模型，如层流、湍流等。
06
流体力学在工程中的应用
流体输送与管道设计
总结词
流体输送与管道设计是流体力学在工程 中的重要应用之一，主要涉及流体在管 道中的流动规律和设计原则。
VS
详细描述
在工业生产和城市供水中，需要利用流体 力学的原理进行管道设计和流体输送，以 实现高效、低能耗的流体传输。管道设计 需要考虑流体的流速、压力、粘度等参数 ，以及管道的材质、直径、长度等因素， 以确保流体输送的稳定性和可靠性。
流体力学的发展历程
要点一
总结词
流体力学的发展历程及重要事件
要点二
详细描述
流体力学的发展历程可以追溯到古代，但直到17世纪才真 正开始形成独立的学科。在17世纪到20世纪期间，许多科 学家和工程师为流体力学的发展做出了重要贡献，如伯努 利、欧拉、斯托克斯等。随着科技的发展，流体力学在理 论和实践方面都取得了巨大的进步，为人类社会的进步和 发展做出了重要贡献。
3
流体流动的连续性原理
在流场中任取一元流管，流进和流出该元流的流 量相等。
流体流动的能量传递与转换
压力能传递
流体在流动过程中，压力能可以传递给其他流体 或转化为其他形式的能量。
动能转换
流体的动能可以转换为其他形式的能量，如压能 、热能等。
热能传递
流体在流动过程中，可以与周围介质进行热能交 换，实现热量的传递。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
流体在管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的粗糙度，会产生 摩擦阻力。
局部阻力
流体在通过管道中的阀门、弯头等局部构件时，会产生局部阻力。
流体抵抗剪切力的性质，粘性大小与流体的种类和温度有关。
流动模型
根据流体的粘性和流动特性，建立各种流动模型，如层流、湍流等。
06
流体力学在工程中的应用
流体输送与管道设计
总结词
流体输送与管道设计是流体力学在工程 中的重要应用之一，主要涉及流体在管 道中的流动规律和设计原则。
VS
详细描述
在工业生产和城市供水中，需要利用流体 力学的原理进行管道设计和流体输送，以 实现高效、低能耗的流体传输。管道设计 需要考虑流体的流速、压力、粘度等参数 ，以及管道的材质、直径、长度等因素， 以确保流体输送的稳定性和可靠性。
流体力学的发展历程
要点一
总结词
流体力学的发展历程及重要事件
要点二
详细描述
流体力学的发展历程可以追溯到古代，但直到17世纪才真 正开始形成独立的学科。在17世纪到20世纪期间，许多科 学家和工程师为流体力学的发展做出了重要贡献，如伯努 利、欧拉、斯托克斯等。随着科技的发展，流体力学在理 论和实践方面都取得了巨大的进步，为人类社会的进步和 发展做出了重要贡献。
3
流体流动的连续性原理
在流场中任取一元流管，流进和流出该元流的流 量相等。
流体流动的能量传递与转换
压力能传递
流体在流动过程中，压力能可以传递给其他流体 或转化为其他形式的能量。
动能转换
流体的动能可以转换为其他形式的能量，如压能 、热能等。
热能传递
流体在流动过程中，可以与周围介质进行热能交 换，实现热量的传递。
流体流动的阻力与损失
摩擦阻力
流体在管道中流动时，由于流体的粘性和管壁的粗糙度，会产生 摩擦阻力。
局部阻力
流体在通过管道中的阀门、弯头等局部构件时，会产生局部阻力。
华中科技大学流体力学电子档第1章 (打印A4)
工程流体力学讲稿华中科技大学土木工程与力学学院力学系陈应华E-mail第一章绪论§流体与流体力学1.流体的定义：定义：凡不能象固体一样保持其一定形状，并容易流动的物质称为流体。
流体包括液体和气体。
液体的特点：①.液体有一定的容积。
②.在容器中的液体可形成一定的自由表面。
③.液体不容易压缩。
④.没有一定的形状，容易流动。
气体的特点：①.气体没有一定的容积。
②.在容器中的气体不存在自由表面。
③.气体极易压缩。
④.没有一定的形状，容易流动。
液体与气体的共同特点：没有一定的形状，容易流动。
容易流动：流体在任何微小的剪力或拉力的作用下，它们都会发生连续变形（即流动）。
2.流体力学的发展简史：古典流体力学+ 实验水力学→（现代）流体力学（现代）流体力学：理论流体力学工程流体力学（水力学）空气动力学计算流体力学环境流体力学多相流流体力学等等3.流体力学的研究方法：流体力学是研究流体平衡和机械运动的力学规律及其工程应用的一门力学学科。
流体力学的研究方法主要有：理论分析、实验研究和数值计算等。
§连续介质模型流体质点：微观上充分大，宏观上充分小的流体分子团。
比如1cm3的标态水（1atm，20˚C水温）中约含有×1022个水分子。
10-12cm3的标态水中约含有×1010个水分子。
连续介质模型：认为流体是由无任何空隙的流体质点所组成的连续体。
流体的密度、温度等物理量连续分布。
连续介质模型是欧拉在1753年提出的假说。
有了这个模型，我们就可以采用连续函数这一强有力的数学工具来分析流体的流动规律。
连续介质模型的适用范围：常温常压下的气体和液体。
§ 流体的密度及粘性一.流体的密度：1.密度的定义：流体具有维持它原有运动状态的特性，这种特性称为惯性。
表征惯性的物理量是质量。
质量愈大，则惯性愈大。
流体的密度(ρ)： VM ρV V ∆∆=∆→∆'lim ΔV ′可理解为：微观上足够大，宏观上足够小的流体体积。
第一章 流体力学基础ppt课件(共105张PPT)
原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向 应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电 向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大 化
子 课 件
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西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大 思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化 映了什么？
工 原
理 p1p2
p2
p1 z2
电 子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交 大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双 液 柱 压 差 计
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安
交 大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液
流体力学基础知识课件
兀r2hγ=2兀rσcosa 故有：
(1.9) 式中γ一液体的容重； r一玻璃管内径； σ一液体的表面张力系数。 如果把玻璃管垂直竖立在水中，则有下式： h=15/r (1．10)
1．2流体静力学的基本概念 流体处于静止(平衡)状态时，因其不显示粘滞性，所以流体静力学的中心问 题是研究流体静压强的分布规律。 1．2．1流体静压强及其特性 在一容器的静止水中，取出小水体І作为隔离体来进行研究，如图1．2所示。 为保持其静止(平衡)状态，周围水体对隔离体有压力作用。设作用于隔离体 表面某一微小面积△w上的总压力是△P，则△w叫面积上的平均压强为: P=P/△w (1.11) 当所取的面积无限缩小为一点时，即△w——0，则平均压强的极限值为：
1．2．3．2压强的度量单位
压强的度量单位通常有三种： (1)用单位面积的压力来表示，单位是N／m2(帕，Pa)或kN／m2(千帕，kPa)； (2)用工程大气压来表示，单位是工程大气压，1工程大气压=98．07kPa，在 工程单位制中，1工程大气压=1kgf／cm2(千克力／厘米2)； (3)用液柱高度来表示，单位是mH2O(米水柱)、mmHg(毫米汞柱)。 将压强转换为某种液柱高度的计算公式为： h=p/γ (1．17) 当水的重度γ=9．807kN／m3，汞的重度为133.38kN／m3时，则1个工程大气 压相应的水柱和汞柱高为： h=pa/γ=98.07kN／m2/9．807kN／m3=10mH2O hHg=pa/γHg=98.07kN／m2/133.38kN／m3=735.6mmHg 三种压强单位的关系是： 1个工程大气压≈10mH2O≈735.6mmHg≈98kN／m2≈9800Pa 1个标准大气压=101.325 kPa=760 mmHg
图1．5
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